Klíčový rozdíl mezi Fermiho energií a Fermiho hladinou je ten, že Fermiho energie je energie Fermiho hladiny, zatímco Fermiho hladina je mírou nejméně pevně vázaných elektronů v pevné látce.
Pojmy fermiho energie a Fermiho hladina jsou pojmenovány po fyzikovi Enricu Fermim. Fermiho energie je hodnota energie pro Fermiho hladinu při teplotě absolutní nuly (při 0 K), zatímco Fermiho hladina je chemický potenciál elektronů.
Co je Fermi Energy?
Fermiho energie je hodnota energie pro Fermiho hladinu při absolutní nulové teplotě (při 0 K). Je to maximální kinetická energie, kterou může mít elektron při této teplotě. Navíc je hodnota Fermiho energie pro konkrétní pevnou látku konstantní. Termín Fermiho energie můžeme definovat jako nejvyšší obsazenou energetickou hladinu materiálu při absolutní nulové teplotě. Jinými slovy, všechny elektrony pevné látky mají tendenci zaujímat energetické stavy na úrovni Fermiho energie pevné látky nebo pod ní při teplotě 0 K.
V kovech udává Fermiho energie rychlost elektronů během vedení. Proto při vedení kovů přispějí k procesu pouze elektrony s energií blízkou Fermiho energii.
Obrázek 01: Porovnání pásmových mezer kovu, polovodiče a izolantu
Pojem Fermiho energie je navíc důležitý při popisu chování polovodičů. Například polovodiče typu n mají svou fermiho energii blízkou vodivostnímu pásmu. Naproti tomu polovodiče typu p mají svou fermiho energii blízkou valenčnímu pásmu.
Co je Fermi Level?
Fermiho hladina je chemický potenciál elektronů. Je to energetická hladina, ve které je pravděpodobnost nalezení elektronu 50 %. Je to nejvyšší obsazený molekulární orbital ve valenčním pásu při 0 K. Proto existuje mnoho neobsazených stavů pro přijímání elektronů. Fermiho hladina se nachází v bandgapu, mezi vodivostním a valenčním pásmem.
Jaký je rozdíl mezi Fermiho energií a Fermiho hladinou?
Fermiho energie je hodnota energie pro Fermiho hladinu při absolutní nulové teplotě (při 0 K), zatímco Fermiho hladina je chemický potenciál elektronů. Můžeme tedy říci, že klíčový rozdíl mezi Fermiho energií a Fermiho hladinou je ten, že Fermiho energie je energie Fermiho hladiny, zatímco Fermiho hladina je mírou nejméně pevně vázaných elektronů v pevné látce.
Níže uvedená infografika poskytuje další podrobnosti o rozdílu mezi Fermiho energií a Fermiho hladinou.
Shrnutí – Fermiho energie vs. Fermiho úroveň
Fermiho energie je hodnota energie pro Fermiho hladinu při absolutní nulové teplotě (při 0 K), zatímco Fermiho hladina je chemický potenciál elektronů. Klíčový rozdíl mezi Fermiho energií a Fermiho hladinou je tedy ten, že Fermiho energie je energií Fermiho hladiny, zatímco Fermiho hladina je mírou nejméně pevně vázaných elektronů v pevné látce.
